慶應大伊藤教授、世界初シリコン半導体中で量子コンピュータに不可欠なエンタングルメントに成功

（ZDNet Japan・企業情報センター） - Tokyo, Jan 20, 2011 - (JCN Newswire) -
慶應義塾大学理工学部の伊藤公平教授は、英国オックスフォード大学John Morton博士らと共同で
シリコン半導体に基づく量子コンピュータを開発しています。

その研究の一環として、シリコンに添加されたリン不純物の電子スピンと原子核スピンの間で
量子エンタングルメント状態を生成し、検出することに成功しました。
すべてのコンピュータで半導体として使用されるシリコン半導体中で量子計算に不可欠な
エンタングルメントの生成・検出に成功したのは世界初であり、
この成功は、量子コンピュータの実現に向けて、大きなブレークスルーとなる快挙です。

本研究成果は、Nature誌(オンライン版)にロンドン時間2011年1月19日午後6時
(日本時間1月20日午前3時)注1に掲載されます。また、本研究成果の動画(6分)を伊藤公平研究室のウェブサイト
( http://www.appi.keio.ac.jp/Itoh_group/jp/ )で配信いたします。

注1：本成果は英国科学雑誌「Nature」( http://www.nature.com/nature/ )に発表されます。

1. 研究の背景(古典コンピュータと量子コンピュータの違い)
現在のコンピュータ(以下、古典コンピュータ)と全く異なる原理で動く量子コンピュータは、
古典コンピュータの不可能を可能にすることができます。
その不可能を可能とする源が、量子重ね合わせ状態とエンタングルメント(量子もつれ)です。
古典コンピュータは、2進数の0または1のどちらかの状態しか利用しません。
一方、量子コンピュータの最小単位である量子ビットは、古典力学ではなく量子力学の法則に従うもの、
すなわち、原子、電子、光子といった個々の量子からできており、0も1も同時に表すことができます。

これが重ね合わせ状態です。さらに量子コンピュータで必要となるのが、
2個以上の量子ビットのエンタングルメントです。個々の量子ビットを分離して2進数の0や1として扱えない、
時空を超えた絡み合いが量子ビットのエンタングル状態です。

http://www.asahi.com/business/pressrelease/CNT201101200094.html

>>1
2. 研究の成果
このエンタングルメントを半導体の王様であるシリコンの中で実現して検出に成功したのが
今回の慶應義塾大学とオックスフォード大学の共同研究です。
産業界ではシリコンにリン不純物を添加してn型を作製していますが、
そのシリコン中のリン原子を絶対温度20K以下の低温におくと、電子を1つ捉えて水素原子のように振る舞います。
この性質を利用し、リン原子核のスピンを1つの量子ビット、
そこに捉えられている電子のスピンをもう1つの量子ビットとして扱い、
この2つの量子ビットの間でのエンタングルメントを生成・検出することができました。
それも試料中に存在する1010個という大量のリン不純物の個々において
一気にエンタングルメントを生成できるという大きな成功でした。
ここでエンタングルメントを生成し検出するプロセスそのものが、量子コンピューティングに相当します。


このような実験がこれまで報告されていなかった最大の理由は、
シリコン中の量子ビットの量子情報保持時間(コヒーレンス)が短すぎたことです。
通常のシリコンではリン不純物の量子情報がエンタングルメントを生成して検出されるまでに失われてしまいました。
この課題に対し、慶應義塾大学では、シリコンを構成する原子をすべて28Si安定同位体に揃えることによって
量子情報保持時間を充分に長くすること、さらにオックスフォード大学が有する絶対温度3K以下で
磁場3.4テスラを動作できる特別な磁気共鳴装置を用い、リン電子スピンと原子核スピンの高い分極
(一方向に揃えること)を得ることの双方に成功し、このことが、本研究の成果を導きました。

ぜーがペインスレなんだよな？

>>1
3. 量子コンピュータに実現に向けたブレークスルー
最先端の量子コンピュータとは何か？と問われると、いつも例に挙がるのが15=3×5の素因数分解に成功した
7量子ビットの分子核磁気共鳴(NMR)の成果です 『L. Vanersypen, et al., Nature Vol. 414, 883 (2001)』。
しかし、NMRでは分子中の7つの量子ビットを一方向に揃えたかのように見せかけるために
古典コンピュータと同じ数の計算ステップを費やし、エンタングルメントも得られていませんでした。
すなわち素因数分解という量子アルゴリズムを古典コンピューティングでシミュレーションした成果にすぎません。
これに対し、本研究が、低温o高磁場に加えて量子計算上の工夫を施すことにより、
わずかな計算ステップで量子ビットの初期化を得て、エンタングルメントの生成と検出に成功できたこと、
半導体の王様であるシリコンに添加された大量のリン原子においてエンタングルメント状態が達成できたことは、
固体量子計算の実現に向けた大きなブレークスルーと言えます。


本研究は、科学技術振興機構(JST)・戦略的国際科学技術協力推進事業「日本−英国(EPSRC)研究交流」における
研究交流課題「同位体制御されたシリコン中のドナー不純物を中心とした量子スピントロニクス」
(日本側研究代表者：伊藤公平教授、英国側研究代表者：John Morton博士)の一環として行われました。

>>1
【用語解説】エンタングルメントとは
2 つの量子が東京とロンドンのように空間的に離れた場合を例にエンタングルメントを説明します。
東京でもロンドンでも量子ビットの数値は0でもあり1でもある重ね合わせ状態を作っています。
測る前から0か1には決まっているが測るまでは知らないというのでは古典状態であり、量子状態ではありません。
量子状態は測る前では0でもあり1でもあるのですが、測った瞬間に0か1の古典状態に変化します。
測定により量子ビットが古典ビットになってしまうのです！ここで東京の量子ビットを測定して
0が得られた場合はロンドンの量子ビットは必ず1、東京が1ならロンドンが必ず0という相関がある場合を、
2つの量子ビットは分離できないエンタングルメント状態にあると言います。
東京とロンドンのそれぞれが0でもあり1でもあるのに、東京を測定して1の古典状態になった瞬間に、
ロンドンが0の古典状態に決まるのです。
この時空を超えた相関こそが古典力学では説明できない量子力学の不可思議の代表です。

ああエンタングルメントだよな
知ってる知ってる
あれはすげーぞ

エンタングル

おいおいこれわかる奴にはわかると思うけどとんでもない成果だぞ

っていっとけば頭良く見える

>>6
塩かけるとうめーよな。

>>1
ほぅ・・・これはなかなか・・・

まさかエンタルグルなんちゃらを成功させるとは・・・

舞浜サーバ

ゼーガペインで棒すぎる花澤がここまで活躍するようになるとは思わなかったわ

消されるな、この想い 忘れるな、我が痛み。

とりあえず本屋で量子コンピュータのソフトカバーの本立ち読みしたけど意味わからなかった

10年前大学で習った量子コンピュータの知識で止まってるんがだ、
有用な活用が可能なアルゴリズムは見つかったのかえ？

>>5
アインシュタインが「私が観測しなくても月はそこにある」と言って
反論した、理論ですね。

つまりシリコンでオナホが作れるってこと？

>>5
これマジなん？

それは良いんだけどいつ完成すんのよ

中国に技術盗まれるに100ﾍﾟｿ

なんで量子コンピューターってまだ作れねーんだ？

>>2
ふむ。俺の説と似てる点が散見されるな

是我痛

ホログラフィック原理だったっけな
あのニュースを見た時と同じくらい
何言ってるのか解らない

0と1を同時に表すことが可能になると何が出来る？

俺のウエットダメージがヤバい

エンタングルメントって厨二くさくてかっこいいよね

棒だけ録り直せ

>>26
丸井？

ユニバーサルメルカトル図法

>>5
ゼーガペインで転送の時にそんな説明していたよな。
その量子コンピューターの特性上コピーはできないとかで。

永遠に素子どまりの分野。

ひらたく言うと詐欺師。まあがんがれ。

おしりにシリコンでエンタングルメントﾝｷﾞﾓｯﾁﾞｲｲｯ

中国のテンガにかつるって事？

次は絶対リベンジしようぜ！

>>18
それはすごいことだな。早く実用化してほしい

ああ、ついにあのエンタングルメントが実現したのか。

>>1-5と>>34が同じヒト種の生き物が書きこんでるかと思うと悲しくなる。

へえ…アイツめ、ついに成し遂げやがったのか…

>>30
おいおい。

ふぅん・・・まあこんなもんか

量子コンピューターが実現したら
生活にどう変化するの？

>>36
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　;| 　（＞） 　＿)　 ＼;/　　　　　 ⌒　　＼　　
　;|:::　⌒（__ノｪｿ　　　/ 　　　　　 、　　　 　|　
　;＼　u　´　　 ソ　 /　　　　　 　　＾　　　　 |
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>>5
この話を見るたびに量子力学に対して胡散臭さを抱くんだよなぁ

>>5
スカートをめくるまでノーパンかどうかわからないというのは古典状態なのか

>>5
川*'A`ﾘ ＜なんでこの分野の例え話って決まってﾍﾀなの？却って判り難い。

>>26
今は0か1かの２つでしか計算できないけど
00、01、10、11とか16くらいで計算できるようになるって何かのマンガで読んだ

シュレティンガーの猫とか

物理学の数式の世界に猫とか登場しちゃって
マンガみたいな展開でかっこいいんだけど
意味は分からない

つまり
慶應義塾＞＞＞旧帝＞＞＞＞早稲田(笑)
の時代ってことか

あーはいはい
幼稚園児の頃粘土で作ってたわ

量子力学極めると宗教家になりそうだな

なお、元鳩山総理大臣はこの技術を韓国・中国と共同研究していくと発言
両国と友愛の技術研究をしていきたいとの事

>>16
ショアのアルゴリズムとか10年前くらいからあるんじゃないの？

時空を超えた相関とやらを簡単に説明してくれ。

ホロニックブレード、股間！！
ぺろぺろ

>>5
俺がお前でお前が俺で？

特許で億万確定じゃねーかちきしょーーーーーー！！！！

>>19
マジ

>>34
お前だよお前
もうちょっと反省しろよ

アフィに載せようとしたら>>1がアフィ禁止だった・・・うぜぇけど本人の意向は尊重しないとな

>>48
量子コンピュータはとてつもなく早く計算が出来るって事か

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ああ、知ってる知ってる
よくラーメンに入ってる餃子みたいなトロトロのヤツと麺の成分のことだろ

新幹線から見えるあの山の上の小汚い建物で研究してんの？

エンタングルメントね、うん有名だよね

>>45
>>52
量子力学はガチガチの数学だよ

>>47
箱のなかの手袋を見ないでとって
アメリカいってみたら右手だった→箱の中身は左手だった的な・・・

でもさ>>5の例えってロンドンと東京間で量子ビットが関連作るのかなあって思ったり・・・

こういう発見ってたまたま出来るのか、それかむちゃくちゃ頭いい人が時間費やしてやっと出来るのか

ゼーガペインスレか

しかしヤツは四天王の中でも最弱

実際今までに15だか21だかの素因数分解は成功してるんでしょ

>>69
この場合後者

浅沼の上腕二頭筋が怒ってる

さっぱりわからんな

で量子コンピューターが出来るとエロゲはどうなるの

10年前に100年後の技術と言われていたのが90年先に短縮されたのか

>>54
Shorって素因数分解とかじゃないっけ？
別に一般のＰＣレベルで暗号解読とかの必要性あまり感じないけど。

>>68
関連作った後引き離して連動することを確認した実験は成功したんだろ？　たしか。

定番
KO（慶應義塾）用語
【銀玉】（ぎんだま）
東急東横線日吉駅の改札を出ると目の前にある銀色の球形オブジェの愛称。
よく待ち合わせ場所に使われる。正式名称は「虚球自像」と言うらしい。

【〜君】（〜くん）
慶應においては、先生は福澤諭吉先生しかいない（半学半教）という理念から、 教師生徒の区別なく「君」付けされるということになっており、実際掲示物には 教員の名前に○○君と書かれている。
もっとも、面と向かって教員を君付けで呼ぶとたぶん怒られる。

【在日】
日吉に残ったまま、つまり留年すること、「おれ在日なんだ」

【来日】（らいにち）
三田に進級したものの、日吉で落とした単位を取得するために日吉にやってこなければいけないこと。 また、実際に来ること。
目黒線が直通し、来やすくなったからと言って単位の取りこぼしは避けたいです。

【イーペーコー】
高校で、1・1・2・2・3・3と6年掛かって卒業する

【チートイツ】
高校・大学を高校1・1・2・2・3・3大学1・1・2・2・3・3・4・4と14年掛かって卒業する

【ピンフ・ジュンチャン・リャンペイコー】
普通部で1・1・2・2・3・3、高校も1・1・2・2・3・3、更に大学で、1・1となれば、見事にリーチをかけずとも跳ね満確定という栄誉が得られる
尚、中学で1留を敢行し、イーペーコーを完遂すると、教育実習に母校を訪れた元同級生と偶然の再会、というフラグが立つ。
22歳なので、学ランさえ脱げば勿論お酒も飲める。Have a good same night with HIM!!
なお、高校二年生の時点で、普通免許証のみならず、選挙権をも持っている塾生の存在が確認されている。

五次元振動のポテトチップスが何だって(´･ω･`)

マジレスするとソースすら読む気がしない

キースしーてグッバイ

ありとーあらゆるものー

研究室ページの学生紹介見ると、
英語で学生が発表してるyoutube見られるぞw

ノーベル賞来るか？

RSA無効化クル？

しかし極低温に冷やしてもこの程度だからなあ
量子鍵配送はもう実用段階にあるけど実用的な量子コンピュータは数十年は無理だな

>>78
そうなのか？
まあ一個だけ電子入れた箱を間で区切って東京とロンドンに持って行けば開けるまで量子状態が維持されるか・・・

タモリ「カミナギー！！！」

>>77
古澤さんの教科書にはそれくらいしか載ってない(´・ω・｀)
まあ何かしら有用そうなアルゴリズムはあるんだろうけど

シミュレーション目的とかで上手く活用できないもんかね

おどりこちゃんの発表
ttp://www.appi.keio.ac.jp/Itoh_group/members/yoko/jp/

形式的体系のパラドックスを克服する可能性が出てきたか・・・
これが世界の選択か

>>89
うん、シミュレーションとか並列計算が主なのは、よさそうだけどね。
俺らのＰＣが、ぶっ飛んでくれるようなアルゴリズムが欲しい。

ところでシュレティンガーの猫って
結局猫は死ぬの？死なないの？

これがどれくらい凄いのか誰かわかりやすく説明してくれ

絡み合ったおすぎとピーコを東京とロンドンにおいて
東京にいるおすピーがおすぎに収束したらロンドンにいるのはピーコだ

ここまではわかる。
いや、この時点でかなり意味不明だがやりたいことはわかる。
離れた場所の情報がわかるのはスゴイ。

だが、なんでおすピーという量子ビットがあれば因数分解できるのかがわからん。
論理飛躍しすぎだろ。

あー　伊藤さんエンタングルメントやっちゃったかー
あーあ　やっちゃたなー

シコリンにみえた奴は手を上げろ

あたし・・・こんなんなっちゃった・・・

こういうの見るたび思うんだが
数百年後になったら技術がほとんどブラックボックスみたいになっちゃうんじゃないか
大丈夫かよ

ゼーガ勢弱すぎるだろもっとがんばれ

ゼガペはもうネタを思い出せないんだ
なんせ一回しか見てないからよ

これで忘れたzipのパスがわかるんですね

やっと・・・見つけた・・・

カミナギは理想の幼なじみトップ

なるほどな
すごいことになってきたぞ

伊藤と言ったらミキオのマクロはエグすぎて大学やべえってなるよな

量子力学って頭ではそういうものだってわからなくもないけど、
感覚的にはどうしても拒否反応が出てしまう。

ミナトさんがかわいかった

ゼーガって確か味方に一人ホモがいたよな？

>>95
論理飛躍というか分岐してるからな

量子エンタングルメント（もつれ）で出来ること
・それらのエンタングルメントを保ったまま引き離せる→遠隔地で量子状態を再現出来る
・波束の収束を使って特定の計算を効率よくできる（例 フーリエ変換

詳しいアルゴリズムは俺も良く把握出来てないからググって

ゼーガスレ

シリコン気持ちいいんよ・・・

ファフナーがあのクオリティで映画化できたんだ
ゼーガだってきっと…

ずいぶん昔から量子コンピュータ言われてるけど
いつ量子コンピュータが完成するんだよｗ
量子コンピュータって無理じゃね？

>>113
00年代の主要なロボットアニメで映画化してないのギアスとゼーガぐらいか

>>5は別にたとえ話ではなく、実際にそういう事が起こるんだ
実際、量子暗号とかはそれを利用した技術だ

>>114
インターネットの概念が出来てから実現されるまでに四十年ぐらいかかったらしいから気長に待とうぜ

>>5　がどうして量子コンピューターに不可欠かを
説明出来る人はいないの？

> さらにオックスフォード大学が有する絶対温度3K以下で磁場3.4テスラを
> 動作できる特別な磁気共鳴装置を用い、リン電子スピンと原子核スピン
> の高い分極(一方向に揃えること)を得ること

これが家庭用PCに収まるまで何年かかる

シリコンっておっぱいの素だろ(´・ω・｀)

量子演算の話が出るたびに思うんだけど、何故半導体計算機の可
能性を最後まで突き詰めていないのに、量子デバイスの方向性が
「コンピュータ」なのかと。

ノイマン型の枠を破れば、いまの半導体回路でも、いまと全く違う
計算ができるのに。例えば、DESなんてのはクロックに拠らない演算
を行う回路を繋げれば一瞬で破れる可能性が論じられている。また、
メモリにしても、MRAMみたいな回路を使えば、メモリの番地ごとに
記録以外の機能をもたせてやることで、バスを通さない並列計算が
一瞬でできる（隣り合った回路同士しか一瞬では通信できないから、
計算の手法は改める必要があるけど）。

コンピュータというなら、コンピュータの制御理論をもっと突き詰めろと。

>>114
新しいタイプの回路ができただけ。
コンピュータとしての制御理論はできてない。
だから、コンピュータと言うにはまだまだ、基礎の基礎もできてない。

たとえて言うなら、いまやってることが完了して初めて、やっと算盤
ができるくらいだよ。

あと、ゼーガのヒロインを棒と言う奴はくたばってしまえ

二人ともあの演技は今は出来ないから
続編やオマケ映像なんかも厳しいな
パチスロにでもなったら新録は無しかな

コヒーレンス状態を保つことができりゃ、8進数の量子コンピューターの完成か。オクタビット級のコンピュータとか胸が熱くなるな

手淫は見た目（観測前）とイッたとき（観測後）の感覚(1,0)に相関はないが
シリコンで出来たオナホは見た目とイッたときの感覚がエンタングルメント状態になって
見た目の感覚がイクときの感覚に影響を与えるから
オナホはパッケージも大事だよってことか

量子もつかれ

これはすごい

カミナギステップ

盗聴不可能な量子暗号ネットワークがすでに運用されてるとかすごいわな
http://cloud.watch.impress.co.jp/docs/news/20101014_400012.html
完成披露会には防衛省の人もけっこう来てたらしい

>>129
日本始まってた

>>129
しかし防衛庁だったら、どんな素晴らしい暗号方式でも人間が漏らす可能性が高いと思うぞｗ

盗聴するなら暗号化装置の側を盗聴するだろう

カミナギの尻がエロい

放送当時は糞アニメだとしか思ってなかったけど
昔ニュー即にあったゼーガスレで賞賛されてたから見てみたら傑作だった

おいこれマジックサークルプロジェクトじゃね

エンタングルってゼーガペインかよ

また男性が手柄をあげたのか
人間の真似事が精一杯で寄生するしか能の無い
メスヒトモドキは一体何してんの？

BDは何ゼーガ売れたの

花澤は良い棒子

小見川は悪い棒子

ここでデカルトはベタすぎる！！

現在のコンピュータ(以下、古典コンピュータ)と全く異なる原理で動く量子コンピュータは、
古典コンピュータの不可能を可能にすることができます。
その不可能を可能とする源が、量子重ね合わせ状態とエンタングルメント(量子もつれ)です。
古典コンピュータは、2進数の0または1のどちらかの状態しか利用しません。
一方、量子コンピュータの最小単位である量子ビットは、古典力学ではなく量子力学の法則に従うもの、
すなわち、原子、電子、光子といった個々の量子からできており、0も1も同時に表すことができます。

これが重ね合わせ状態です。さらに量子コンピュータで必要となるのが、
2個以上の量子ビットのエンタングルメントです。個々の量子ビットを分離して2進数の0や1として扱えない、
時空を超えた絡み合いが量子ビットのエンタングル状態です。

>>5
アインシュタインさんはこういう話を受け入れず

「東京の測定が瞬時にロンドンの測定に影響するわけねーだろ、常識的に考えて…！
測定の結果0になるか1になるかは、量子力学では知ることが出来ないだけで
隠れた変数によって測定しなくても決まってんだよおおおあああああ」

というような事を言った。だいぶ後になって
そのような隠れた変数理論と量子力学で異なる予測をする事が分かった。
（隠れた変数理論では「ベルの不等式」が成り立つ）
そこでアラン・アスペさんが実験で検証したところ、ベルの不等式が破れており量子力学が正しいことがわかった。

伊藤先生の授業は分かりやすくて面白かった
出来る人は簡単なことの教え方も上手い

>>116
正確にいうと量子暗号自体が量子もつれを利用してるわけじゃなくて、
量子もつれを利用した方式もあるっていうだけだけどな

んで具体的にはどういうことができんだよ